?機(jī)械零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)需要滿足多方面的要求，主要包括以下幾點(diǎn)：
一、功能要求
實(shí)現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作和功能
機(jī)械零件是機(jī)械系統(tǒng)的組成部分，必須能夠準(zhǔn)確地完成設(shè)計(jì)所要求的動(dòng)作。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，活塞的主要功能是在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)與連桿、曲軸的配合將燃燒產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證其能夠在氣缸內(nèi)順暢地上下滑動(dòng)，并且能夠有效地傳遞動(dòng)力。
對(duì)于傳動(dòng)零件如齒輪，其功能是傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)時(shí)，要保證齒形的精度和強(qiáng)度，使齒輪能夠平穩(wěn)地傳遞扭矩，并且按照一定的傳動(dòng)比進(jìn)行運(yùn)動(dòng)傳遞。
滿足工作性能指標(biāo)
機(jī)械零件的工作性能指標(biāo)包括精度、速度、效率等。例如，在精密機(jī)床的設(shè)計(jì)中，機(jī)床的導(dǎo)軌零件需要有很高的精度。導(dǎo)軌的直線度和平行度等精度指標(biāo)直接影響機(jī)床加工零件的精度。為了達(dá)到這一要求，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮材料的選擇、加工工藝以及安裝方式等因素。
對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮如何減少離心力的影響，提高零件的臨界轉(zhuǎn)速，以滿足高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。這可能涉及到轉(zhuǎn)子的形狀設(shè)計(jì)（如采用空心結(jié)構(gòu)來(lái)減輕重量）和材料的選擇（選擇高強(qiáng)度、低密度的材料）等方面，同時(shí)還要考慮動(dòng)平衡等問(wèn)題，以提高旋轉(zhuǎn)效率。
二、可靠性要求
強(qiáng)度和剛度
強(qiáng)度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗斷裂或過(guò)量塑性變形的能力。例如，在起重機(jī)的設(shè)計(jì)中，起吊重物的吊臂結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度。吊臂要承受重物的重力、慣性力以及風(fēng)載荷等多種復(fù)雜的外力作用。如果強(qiáng)度不足，吊臂可能會(huì)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要通過(guò)力學(xué)分析來(lái)確定吊臂的尺寸和形狀，選擇合適的材料，并且可能會(huì)采用一些加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，如增加肋板等。
剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。對(duì)于精密機(jī)械，剛度尤為重要。例如，在光學(xué)儀器的鏡頭支架設(shè)計(jì)中，支架必須有足夠的剛度，以防止在受到外力（如輕微碰撞或振動(dòng)）時(shí)發(fā)生過(guò)大的彈性變形，影響鏡頭的位置精度，從而導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。通常會(huì)采用高剛度的材料，并且優(yōu)化支架的結(jié)構(gòu)形狀，如采用箱型結(jié)構(gòu)等，來(lái)提高其剛度。
耐磨性和抗疲勞性
耐磨性是指零件抵抗磨損的能力。在摩擦副的設(shè)計(jì)中，如活塞環(huán)與氣缸壁之間，由于活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，二者會(huì)產(chǎn)生摩擦。為了提高耐磨性，活塞環(huán)和氣缸壁的材料選擇很關(guān)鍵，一般會(huì)采用耐磨材料，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要考慮潤(rùn)滑方式。例如，可以在活塞環(huán)上設(shè)計(jì)油槽，使?jié)櫥湍軌蚋玫胤植荚谀Σ帘砻?，減少磨損。
抗疲勞性是指零件在交變載荷作用下抵抗疲勞破壞的能力。例如，在汽車的半軸設(shè)計(jì)中，半軸在車輛行駛過(guò)程中承受著不斷變化的扭矩。如果半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如存在應(yīng)力集中點(diǎn)（如軸肩處過(guò)渡不圓滑），就容易產(chǎn)生疲勞裂紋，最終導(dǎo)致半軸斷裂。因此，在設(shè)計(jì)半軸時(shí)，要盡量減少應(yīng)力集中，并且對(duì)材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚韥?lái)提高其抗疲勞性能。
穩(wěn)定性
機(jī)械零件在工作過(guò)程中要保持結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的受壓桿件，如液壓支架中的立柱，可能會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。為了保證其穩(wěn)定性，可以通過(guò)增加桿件的截面慣性矩（如采用空心圓形截面），或者設(shè)置一些輔助支撐結(jié)構(gòu)來(lái)提高其臨界載荷，防止失穩(wěn)。
三、工藝性要求
毛坯制造工藝性
機(jī)械零件的毛坯制造方法有鑄造、鍛造、沖壓等多種方式。在設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮毛坯制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。例如，對(duì)于鑄造零件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免出現(xiàn)薄壁、尖角等不利于鑄造的形狀。因?yàn)楸”诓糠衷阼T造時(shí)容易出現(xiàn)澆不足的缺陷，尖角處則容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，并且在冷卻過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)裂紋。一般會(huì)將尖角設(shè)計(jì)成圓角，并且保證壁厚均勻。
對(duì)于鍛造零件，要考慮鍛造工藝的特點(diǎn)。例如，鍛造零件的形狀應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱，避免復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)。因?yàn)殄懺焓峭ㄟ^(guò)金屬的塑性變形來(lái)成型的，復(fù)雜的內(nèi)腔很難通過(guò)鍛造工藝實(shí)現(xiàn)，而且會(huì)增加鍛造模具的成本和鍛造難度。
機(jī)械加工工藝性
機(jī)械加工工藝性包括零件的加工精度、表面粗糙度等方面的要求。在設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，要便于加工。例如，在設(shè)計(jì)軸類零件時(shí)，應(yīng)盡量避免在同一軸段上有過(guò)多的尺寸變化，因?yàn)槌叽缱兓l繁會(huì)增加加工工序和刀具的更換次數(shù)，降低加工效率。而且軸肩處的過(guò)渡要設(shè)計(jì)成合理的圓角或倒角，便于刀具的切入和退出。
對(duì)于零件上的孔、槽等結(jié)構(gòu)，要考慮加工方法和加工順序。例如，對(duì)于有位置精度要求的孔系，要設(shè)計(jì)合理的定位基準(zhǔn)，并且在結(jié)構(gòu)上要便于采用合適的加工設(shè)備（如鉆床、鏜床等）進(jìn)行加工。
裝配工藝性
良好的裝配工藝性可以提高裝配效率和裝配質(zhì)量。在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，要考慮零件之間的裝配關(guān)系。例如，在設(shè)計(jì)箱體和箱蓋時(shí)，要設(shè)計(jì)合適的定位銷孔和連接螺栓孔，使箱蓋能夠準(zhǔn)確地安裝在箱體上，并且保證密封性能。
對(duì)于有配合要求的零件，如軸與軸承的配合，要考慮配合公差和裝配方式。有些零件可能需要采用過(guò)盈配合，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如何便于裝配，如可以采用熱裝或冷裝的方法，并且在結(jié)構(gòu)上要預(yù)留相應(yīng)的工藝措施，如在軸上設(shè)計(jì)油槽或在軸承座上設(shè)計(jì)拆卸螺孔等。
四、經(jīng)濟(jì)性要求
材料成本
機(jī)械零件的材料選擇要在滿足性能要求的前提下，盡量選擇價(jià)格低廉的材料。例如，在一些對(duì)強(qiáng)度要求不是特別高的場(chǎng)合，可以選擇普通碳素鋼來(lái)代替合金鋼。同時(shí)，還要考慮材料的利用率，在設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量減少材料的浪費(fèi)。例如，在沖壓零件的設(shè)計(jì)中，通過(guò)合理的排樣可以提高材料的利用率。
加工成本和制造成本
加工成本包括加工設(shè)備的使用費(fèi)用、刀具的損耗費(fèi)用、人工費(fèi)用等。在設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮如何減少加工工序和加工難度，從而降低加工成本。例如，采用標(biāo)準(zhǔn)化的零件尺寸和形狀，可以使用通用的加工設(shè)備和刀具，降低加工成本。
制造成本還包括模具成本、工裝夾具成本等。對(duì)于需要大量生產(chǎn)的零件，模具成本占比較大。在設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮模具的制造和使用的方便性，盡量采用簡(jiǎn)單、合理的模具結(jié)構(gòu)，降低模具成本。
五、外觀和環(huán)保要求
外觀要求
在一些對(duì)外觀要求較高的機(jī)械產(chǎn)品中，如醫(yī)療器械、消費(fèi)電子產(chǎn)品等，機(jī)械零件的外觀設(shè)計(jì)也很重要。零件的表面處理方式（如噴漆、電鍍等）不僅要考慮美觀，還要考慮其耐久性和對(duì)環(huán)境的影響。例如，在電子產(chǎn)品外殼的設(shè)計(jì)中，要采用美觀、質(zhì)感好的表面處理工藝，同時(shí)要保證表面涂層的質(zhì)量，防止涂層脫落等影響外觀的情況。
環(huán)保要求
機(jī)械零件的設(shè)計(jì)要考慮環(huán)保因素。在材料選擇方面，要盡量選擇可回收、無(wú)污染的材料。例如，在汽車零部件設(shè)計(jì)中，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始使用可回收的塑料材料來(lái)代替一些傳統(tǒng)的不可回收材料。在制造過(guò)程中，要考慮減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生和能源的消耗，采用綠色制造工藝，如采用干式切削等少無(wú)切削液加工工藝，減少切削液對(duì)環(huán)境的污染。